KR20130129287A - Turbine rotor and method for producing turbine rotor - Google Patents

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겐지 가와사키
류이치 야마모토
이쿠오 나카무라
신 니시모토
세이이치 가와구치
다카시 시게
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 관한 터빈 로터(10)는, 제1 부재와, 상기 제1 부재에 접합된 제2 부재를 구비하고, 상기 제1, 제2 부재가 터빈 로터의 축 방향으로 연장하는 터빈 로터(10)이며, 상기 제1, 제2 부재의 경계에, 용접용의 개선부(16)가 형성되고, 상기 개선부(16)의 저부를 관통하여, 상기 터빈 로터(10)의 내부에 가스를 도입하기 위한 가스 도입용 구멍(18)이, 용접에 의해 밀봉되어 있다.The turbine rotor 10 which concerns on this invention is equipped with the 1st member and the 2nd member joined to the said 1st member, and the said turbine rotor 10 in which the said 1st, 2nd member extends in the axial direction of a turbine rotor. And an improvement part 16 for welding is formed in the boundary of the said 1st, 2nd member, penetrates the bottom part of the said improvement part 16, and introduces gas into the said turbine rotor 10 inside. The gas introduction hole 18 for sealing is sealed by welding.

Description

터빈 로터 및 터빈 로터의 제조 방법{TURBINE ROTOR AND METHOD FOR PRODUCING TURBINE ROTOR}Turbine rotor and manufacturing method of turbine rotor {TURBINE ROTOR AND METHOD FOR PRODUCING TURBINE ROTOR}

본 발명은, 상이한 2개의 부재가 용접에 의해 터빈 로터의 축 방향으로 접합 됨으로써 형성되는 터빈 로터에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine rotor which is formed by joining two different members in the axial direction of the turbine rotor by welding.

본원은, 2011년 3월 23일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2011-064657호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.This application claims priority in March 23, 2011 based on Japanese Patent Application No. 2011-064657 for which it applied to Japan, and uses the content for it here.

증기 터빈 등의 터빈을 구성하는 터빈 로터는, 터빈 로터의 축 방향을 따른 위치에 따라 통과하는 증기의 온도가 상이하다. 따라서, 이 터빈 로터로서는, 상이한 복수의 부재를 축 방향으로 접촉시켜 용접으로 접합한 이재 용접 로터라고 불리는 것이 종래부터 사용되고 있다.The temperature of the steam which passes through the turbine rotor which comprises a turbine, such as a steam turbine, changes with the position along the axial direction of a turbine rotor. Therefore, as this turbine rotor, what is called the transfer material welding rotor which joined the several plural different members in the axial direction by welding and is conventionally used.

그리고, 이 이재 용접 로터에 있어서 2개의 부재를 용접하는 방법으로서는, 선단끼리를 접촉시킨 2개의 부재의 표면을, 이면까지 관통하지 않도록 용접하는 방법을 들 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조). 그러나, 이와 같은 편면만의 용접에서는, 이면에 잔존하는 2개의 부재의 이음매로부터 용접부에 균열이 진전될 가능성이 있다. 따라서, 이러한 문제의 발생을 방지하기 위해, 접촉시킨 2개의 부재의 이면까지 관통하는 소위 이파(裏波) 용접을 시공할 필요가 있다.And as a method of welding two members in this transfer material welding rotor, the method of welding so that the surface of the two members which contacted the front-end | tip did not penetrate to the back surface is mentioned (for example, patent document 1 Reference). However, in such a welding only on one side, there exists a possibility that a crack may progress to a welding part from the joint of two members which remain in the back surface. Therefore, in order to prevent the occurrence of such a problem, it is necessary to construct so-called wave welding that penetrates to the back surface of the two members in contact.

여기서, 이재 용접 로터의 제조에 일반적으로 사용되는 TIG 용접에서는, 용접 토치를 가까이 하는 측의 부재의 표면은, 용접 토치로부터 분사되는 불활성 가스에 의해 그 산화가 방지된다. 그러나, 이파 용접을 시공할 경우, 2개의 부재의 이측에 형성되는 이파에 대해서도 산화를 방지할 필요가 있다.Here, in TIG welding generally used for manufacture of a transfer welding rotor, the surface of the member of the side which approaches a welding torch is prevented from oxidation by the inert gas injected from a welding torch. However, when constructing a wave welding, it is necessary to prevent oxidation also about the wave formed in the back side of two members.

그런데, 터빈 로터에 한하지 않고 일반적인 이파 용접에 있어서, 이파의 산화를 방지하는 수단으로서는, 부재의 이측에 불활성 가스를 분사하거나, 혹은 부재의 이측에 이파를 포위하도록 하여 공간을 형성하고, 이 공간의 내부에 불활성 가스를 충전하는 방법이 종래부터 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 2를 참조).By the way, in general wave welding, not only a turbine rotor, as a means of preventing oxidation of a wave, an inert gas is inject | poured on the back side of a member, or a space is formed so that a wave may be surrounded on the back side of a member, and this space is provided. The method of filling inert gas into the inside of the inside is conventionally used (for example, refer patent document 2).

그리고, 터빈 로터의 경우, 터빈 로터의 내부에 용접부의 이측에 공동부가 형성되고, 이 공동부의 내부에 불활성 가스가 미리 충전된다. 여기서, 외부로부터 공동부의 내부에 불활성 가스를 송입하는 수단으로서는, 부재의 표면으로부터 공동부에 도달하도록 형성된 검사 구멍이 사용된다. 이 검사 구멍이란, 용접 작업 중 혹은 그 완료 후에 파이버 스코프 등을 검사 구멍에 삽입 관통시킴으로써 부재의 이측의 마무리 상태를 검사하기 위해서 사용하는 것이다. 그리고, 이 검사 구멍을 통해서 공동부의 내부에 불활성 가스가 송입된다.And in the case of a turbine rotor, the cavity part is formed in the back side of a welding part inside a turbine rotor, and the inert gas is previously filled in this cavity part. Here, as a means for supplying an inert gas into the cavity from the outside, an inspection hole formed to reach the cavity from the surface of the member is used. This inspection hole is used for inspecting the finishing state of the back side of a member by inserting a fiber scope or the like into the inspection hole during or after the welding operation. Then, the inert gas is fed into the cavity through this inspection hole.

일본 특허 출원 공개 제2010-31812호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. 2010-31812 일본 특허 출원 공개 평8-206830호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-206830

종래의 터빈 로터에서는, 터빈 로터의 내부에 형성된 검사 구멍의 주변에서 응력 집중이 발생할 가능성이 있어, 강도 설계상 바람직하지 않다고 하는 문제가 있다. 따라서, 검사 구멍을 형성하는 일 없이 공동부에 불활성 가스가 충전되는 터빈 로터 및 그 제조 방법이 필요해지고 있다.In the conventional turbine rotor, there is a possibility that stress concentration may occur around the inspection hole formed in the turbine rotor, which is undesirable in strength design. Therefore, there is a need for a turbine rotor in which an inert gas is filled in the cavity without forming an inspection hole and a manufacturing method thereof.

본 발명은, 이러한 사정을 고려해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 상이한 2개의 부재가 2개의 부재의 선단끼리를 터빈 로터의 축 방향으로 접촉되어 용접되는 터빈 로터에 있어서, 용접 후의 터빈 로터의 품질을 저하시키는 일 없이 내부에 불활성 가스를 충전하는 수단을 제공하는 것에 있다.This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is the turbine rotor by which two different members contact the tip of two members in the axial direction of a turbine rotor, and welds the quality of the turbine rotor after welding. It is providing the means to fill inert gas inside, without reducing.

본 발명에 관한 터빈 로터는, 제1 부재와, 상기 제1 부재에 접합된 제2 부재를 구비하고, 상기 제1, 제2 부재가 터빈 로터의 축 방향으로 연장하는 터빈 로터이며, 상기 제1, 제2 부재의 경계에, 용접용의 개선부가 형성되고, 상기 개선부의 저부를 관통하여, 상기 터빈 로터의 내부에 가스를 도입하기 위한 가스 도입용 구멍이, 용접에 의해 밀봉되어 있는 것을 특징으로 한다.The turbine rotor which concerns on this invention is a turbine rotor provided with the 1st member and the 2nd member joined to the said 1st member, and the said 1st, 2nd member extends in the axial direction of a turbine rotor, The said 1st The improvement part for welding is formed in the boundary of a 2nd member, The gas introduction hole for introducing gas into the inside of the said turbine rotor through the bottom part of the said improvement part is sealed by welding, It is characterized by the above-mentioned. do.

본 발명의 터빈 로터에 있어서는, 제1, 제2 부재를 용접할 때, 부재에 발생하는 이파의 산화를 방지하기 위해서, 가스 도입용 구멍을 통해서 터빈 로터 내부의 공동에 불활성 가스를 도입한다. 본 발명에 따르면, 제1, 제2 부재의 용접 후, 가스 도입용 구멍에 용접 금속이 충전되므로, 가스 도입용 구멍이 이전에 존재한 주변 부분에 응력 집중이 일어나기 어렵다. 따라서, 터빈 로터의 강도 저하를 방지할 수 있다.In the turbine rotor of the present invention, when welding the first and second members, an inert gas is introduced into the cavity inside the turbine rotor through the gas introduction hole in order to prevent oxidation of the waves generated in the members. According to the present invention, after welding of the first and second members, the weld metal is filled in the gas introduction holes, so that stress concentration hardly occurs in the peripheral portion where the gas introduction holes previously existed. Therefore, the fall of the strength of a turbine rotor can be prevented.

본 발명의 터빈 로터에 있어서, 상기 제1 부재의 재질은 상기 제2 부재와 상이하고, 상기 개선부에 있어서의 상기 제1, 제2 부재의 경계가, 양 부재의 어느 한쪽에 치우쳐서 존재해도 된다.In the turbine rotor of the present invention, the material of the first member is different from that of the second member, and the boundary between the first and second members in the improved portion may be present at either of the two members. .

본 발명의 터빈 로터에 있어서는, 상기 개선부에 있어서의 상기 제1, 제2 부재의 경계가, 양 부재의 어느 한쪽에 치우쳐서 존재하므로, 가스 도입용 구멍을, 개선부의 저부의 상기 경계로부터 이격된 위치에 형성하는 것이 가능하다. 이와 같이, 가스 도입용 구멍을, 상기 경계로부터 이격된 위치에 형성하기로 하면, 구멍을 가공하는 드릴이 경계에서 미끄러져서 구멍의 위치 정밀도를 낮추는 일이 없어, 원하는 위치에 가스 도입용 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 구멍의 위치 정밀도가 높으므로, 소정의 천공 위치에 정확하게 구멍을 뚫을 수 있다. 이에 의해, 제1 부재와 제2 부재를 용접할 때에 이 구멍이 확실하게 막아진다.In the turbine rotor of the present invention, since the boundary between the first and second members in the improvement part is present in one of both members, the gas introduction hole is spaced apart from the boundary of the bottom of the improvement part. It is possible to form in position. In this way, when the gas introduction hole is to be formed at a position spaced apart from the boundary, the drill for processing the hole does not slide at the boundary to lower the positional accuracy of the hole, thereby forming the gas introduction hole at a desired position. can do. Moreover, since the positional accuracy of a hole is high, a hole can be drilled correctly in a predetermined drilling position. Thereby, this hole is reliably blocked when welding a 1st member and a 2nd member.

또한, 본 발명에 관한 터빈 로터는, 상기 제1 부재의 재질은 상기 제2 부재와 상이하고, 상기 경계가 상기 제1, 제2 부재 중 경도가 높은 한쪽의 부재에 치우쳐서 존재한다.Moreover, the turbine rotor which concerns on this invention exists in the material of the said 1st member different from the said 2nd member, and the said boundary is biased to the one member with the high hardness among the said 1st, 2nd member.

이와 같은 구성에 따르면, 드릴이 경도가 높은 부재에 튕겨져서 경도가 낮은 부재의 측으로 흐르는 것을 미연에 방지할 수 있어, 경도가 낮은 부재만을 관통하여 구멍을 형성할 수 있다.According to such a structure, a drill can be prevented from being thrown by the member with high hardness, and flowing to the side of the member with low hardness, and a hole can be formed through only the member with low hardness.

또한, 본 발명에 관한 터빈 로터는, 상기 2개의 부재의 접합면 각각이, 서로 끼워 맞추는 형상으로 형성된다.Moreover, the turbine rotor which concerns on this invention is formed in the shape which each joining surface of the said two members fits together.

이와 같은 구성에 따르면, 접합면에 있어서 끼워 맞춘 상태의 2개의 부재의 위치가 고정된다. 이에 의해, 천공 작업이나 용접 작업을 높은 정밀도로 행할 수 있으므로, 소정의 천공 위치에 정확하게 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 용접 작업 시에 구멍을 녹여서 확실하게 막을 수 있다.According to such a structure, the position of the two members of the state fitted in the joint surface is fixed. Thereby, since a drilling operation and a welding operation can be performed with high precision, a hole can be formed correctly in a predetermined drilling position. Moreover, it can melt | dissolve a hole reliably at the time of a welding operation.

또한, 본 발명에 관한 터빈 로터의 제조 방법은, 제1 부재와, 상기 제1 부재와는 열전도도가 다른 제2 부재를 용접하여 터빈 로터를 제조하는 방법이며, 상기 제1, 제2 부재를, 양 부재가 터빈 로터의 축 방향으로 연장하고, 또한 상기 제1, 제2 부재 중 열전도도가 높은 한쪽의 부재를 다른 쪽의 부재보다도 위에 이루어지도록 배치하는 공정과, 상기 제1, 제2 부재의 경계에 형성된 용접용의 개선부의 저부에, 상기 터빈 로터의 내부에 가스를 도입하기 위한 가스 도입용 구멍을, 상기 저부를 관통하도록 형성하는 공정과, 상기 개선부에 있어서 상기 제1 부재에 상기 제2 부재를 용접하는 공정을 구비한다.Moreover, the manufacturing method of the turbine rotor which concerns on this invention is a method of manufacturing a turbine rotor by welding the 1st member and the 2nd member whose thermal conductivity differs from the said 1st member, and the said 1st, 2nd member And disposing one member so as to extend in the axial direction of the turbine rotor and one of the first and second members having higher thermal conductivity than the other member, and the first and second members. Forming a gas introduction hole for introducing gas into the turbine rotor at the bottom of the improvement portion for welding formed at the boundary of the through portion, and passing the bottom portion to the first member; And a step of welding the second member.

이와 같은 제조 방법에 따르면, 제1 부재와 제2 부재의 2개의 부재를 상하로 마주보게 하여 용접했을 때에, 횡방향으로부터의 용접 작업 시에 발생한 열기가 상승함으로써, 상측에 배치된 부재는 하측에 배치된 부재와 비교하여 보다 강하게 가열된다. 그러나, 상측에 배치된 부재는 하측에 배치된 부재와 비교하여 열전도도가 높아, 보다 많은 열을 발산한다. 이로 인해, 상측의 부재와 하측의 부재에서 큰 온도차가 발생하는 일이 없어, 용접 작업 시에 가스 도입용 구멍의 전체를 확실하게 막을 수 있다.According to such a manufacturing method, when welding two members of a 1st member and a 2nd member face up and down, the heat | fever which generate | occur | produced at the time of the welding operation from a horizontal direction rises, and the member arrange | positioned at the upper side is located in the lower side. It is heated more strongly compared to the arranged member. However, the members disposed on the upper side have higher thermal conductivity as compared to the members disposed on the lower side, and dissipate more heat. For this reason, a big temperature difference does not generate | occur | produce in an upper member and a lower member, and the whole gas introduction hole can be reliably blocked at the time of a welding operation.

본 발명에 관한 터빈 로터에 따르면, 상이한 2개의 부재가 축 방향으로 접촉되어 용접되는 터빈 로터에 있어서, 용접 후의 터빈 로터의 품질을 저하시키는 일 없이 내부에 불활성 가스를 충전할 수 있다.According to the turbine rotor according to the present invention, in a turbine rotor in which two different members are contacted and welded in the axial direction, an inert gas can be filled therein without degrading the quality of the turbine rotor after welding.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 터빈 로터를 구비한 증기 터빈을 나타내는 전체 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 터빈 로터의 일부를 나타내는 개략 측면도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 터빈 로터에 있어서의 개선부의 주변을 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 제2 실시 형태의 터빈 로터에 있어서의 개선부의 주변을 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 제3 실시 형태의 터빈 로터에 있어서의 개선부의 주변을 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 2개의 부재의 경계가 개선부의 중심 위치에 위치하는 경우에 발생하는 문제를 설명하기 위한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the whole block diagram which shows the steam turbine provided with the turbine rotor which concerns on 1st Embodiment of this invention.
2 is a schematic side view showing a part of a turbine rotor according to the first embodiment.
3 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of an improved part in the turbine rotor of the first embodiment.
It is a schematic sectional drawing which shows the periphery of the improvement part in the turbine rotor of 2nd Embodiment.
It is a schematic sectional drawing which shows the periphery of the improvement part in the turbine rotor of 3rd embodiment.
6 is a diagram for explaining a problem that occurs when the boundary between two members is located at the center position of the improvement part.

(제1 실시 형태) (1st embodiment)

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 터빈 로터의 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 제1 실시 형태에 관한 터빈 로터(10)를 구비한 증기 터빈(1)을 나타내는 전체 구성도이다. 증기 터빈(1)은, 케이싱(2)과, 조정 밸브(3)와, 터빈 로터(10)와, 복수의 정익(4)과, 복수의 동익(5)과, 베어링부(6)를 구비한다. 조정 밸브(3)는, 케이싱(2)에 유입하는 증기 S의 양과 압력을 조정한다. 터빈 로터(10)는, 케이싱(2)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 도시하지 않은 발전기 등의 기계에 동력을 전달한다. 복수의 정익(4)은, 케이싱(2)의 내주면에 설치된다. 복수의 동익(5)은, 터빈 로터(10)의 외주면에 설치된다. 베어링부(6)는, 터빈 로터(10)를 축 주위에 회전 가능하게 지지한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of the turbine rotor which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1: is a whole block diagram which shows the steam turbine 1 provided with the turbine rotor 10 which concerns on 1st Embodiment. The steam turbine 1 includes a casing 2, an adjustment valve 3, a turbine rotor 10, a plurality of stator blades 4, a plurality of rotor blades 5, and a bearing portion 6. do. The adjustment valve 3 adjusts the amount and pressure of the steam S flowing into the casing 2. The turbine rotor 10 is rotatably installed inside the casing 2 and transmits power to machines such as a generator (not shown). The plurality of vanes 4 is provided on the inner circumferential surface of the casing 2. The plurality of rotor blades 5 are provided on the outer circumferential surface of the turbine rotor 10. The bearing part 6 supports the turbine rotor 10 rotatably around an axis.

도 2는, 터빈 로터(10)의 일부를 나타내는 개략 측면도이다. 터빈 로터(10)는, 로터 본체(11)와, 용접부(12)와, 공동부(13)를 구비한다. 로터 본체(11)는, 터빈 로터(10)의 축방향으로 연장된다. 용접부(12)는, 로터 본체(11)에 있어서의 축 방향의 소정 위치에 설치된다. 공동부(13)는, 로터 본체(11)의 내부에 형성된다.2 is a schematic side view illustrating a part of the turbine rotor 10. The turbine rotor 10 is provided with the rotor main body 11, the welding part 12, and the cavity part 13. The rotor body 11 extends in the axial direction of the turbine rotor 10. The weld part 12 is provided in the axial direction predetermined position in the rotor main body 11. The cavity part 13 is formed in the rotor main body 11.

로터 본체(11)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 고경도 부재(제1 부재)(14)와, 저경도 부재(제2 부재)(15)를 갖는다. 고경도 부재(14)는, 대략 원기둥 형상을 갖고 축방향으로 연장된다. 저경도 부재(15)는, 저경도 부재(15)와 같이 대략 원기둥 형상을 갖고, 축방향으로 연장된다.As shown in FIG. 2, the rotor body 11 includes a high hardness member (first member) 14 and a low hardness member (second member) 15. The high hardness member 14 has a substantially cylindrical shape and extends in the axial direction. The low hardness member 15 has a substantially cylindrical shape like the low hardness member 15 and extends in the axial direction.

고경도 부재(14)는, 저경도 부재(15)와 비교하여 상대적으로 경도가 높은 부재이다. 이 고경도 부재(14)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 고경도 부재(14)의 길이 방향에 있어서 단부의 일단부를 직경 방향으로 절결함으로써 제1 절결부(141)가 형성되어 있다.The high hardness member 14 is a member having a relatively high hardness as compared with the low hardness member 15. As shown in FIG. 2, the high hardness member 14 is formed with a first notch 141 by cutting one end portion of the end portion in the radial direction in the longitudinal direction of the high hardness member 14.

저경도 부재(15)는, 고경도 부재(14)와 비교하여 상대적으로 경도가 낮은 부재이다. 이 저경도 부재(15)에도, 도 2에 나타낸 바와 같이, 저경도 부재(15)의 길이 방향에 있어서 단부의 일단부를 직경 방향으로 절결함으로써 제2 절결부(151)가 형성되어 있다. 그리고, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 이 제2 절결부(151)는, 제2 절결부(151)의 외경이 고경도 부재(14)의 제1 절결부(141)의 외경과 대략 동일하고, 제2 절결부(151)의 축 방향으로의 길이 L1이, 제1 절결부(141)의 축 방향으로의 길이 L2보다도, 길게 형성되어 있다.The low hardness member 15 is a member having a relatively low hardness as compared with the high hardness member 14. Also in this low hardness member 15, as shown in FIG. 2, the 2nd cutout part 151 is formed by cutting one end part of the edge part in the radial direction in the longitudinal direction of the low hardness member 15. As shown in FIG. 2 and 3, the outer diameter of the second notch 151 is approximately equal to the outer diameter of the first notch 141 of the high hardness member 14 as shown in FIG. 2 and FIG. 3. Similarly, the length L1 of the 2nd notch 151 in the axial direction is formed longer than the length L2 of the 1st notch 141 in the axial direction.

여기서, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 조합으로서는, 예를 들어, 고경도 부재(14)로서는, 9% 크롬강(9%의 크롬을 함유하는 강재, 이하 동일)을 사용하는 한편, 저경도 부재(15)로서는, 2.25% 크롬강이나 3.5% 니켈강을 사용해도 된다. 또한, 그 이외에도, 고경도 부재(14)로서는, 12% 크롬강을 사용하는 한편, 저경도 부재(15)로서는, 2.25% 크롬강이나 3.5% 니켈강을 사용해도 된다. 또, 고경도 부재(14)로서는, 니켈 기초 합금을 사용하는 한편, 저경도 부재(15)로서는, 2.25% 크롬강이나 9% 크롬강이나 12% 크롬강을 사용해도 된다. 또한, 고경도 부재(14)로서는, 스테인리스강을 사용하는 한편, 저경도 부재(15)로서는, 2.25% 크롬강이나 9% 크롬강이나 12% 크롬강을 사용해도 된다. 또한, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 조합은, 이에 한정되지 않고, 상대적으로 경도가 다른 부재이면 임의의 조합을 채용할 수 있다.Here, as the combination of the high hardness member 14 and the low hardness member 15, for example, as the high hardness member 14, 9% chromium steel (steel material containing 9% chromium, the same below) is used. On the other hand, as the low hardness member 15, you may use 2.25% chromium steel and 3.5% nickel steel. In addition, 12% chromium steel may be used as the high hardness member 14, and 2.25% chromium steel or 3.5% nickel steel may be used as the low hardness member 15. As shown in FIG. As the high hardness member 14, a nickel-based alloy may be used, while the low hardness member 15 may be 2.25% chromium steel, 9% chromium steel, or 12% chromium steel. In addition, stainless steel is used as the high hardness member 14, and as the low hardness member 15, 2.25% chromium steel, 9% chromium steel, or 12% chromium steel may be used. In addition, the combination of the high hardness member 14 and the low hardness member 15 is not limited to this, If it is a member with relatively different hardness, arbitrary combinations can be employ | adopted.

그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 고경도 부재(14)의 제1 절결부(141)와 저경도 부재(15)의 제2 절결부(151)가 합쳐져서 개선부(16)가 형성된다. 도 3은, 개선부(16)의 주변을 나타내는 개략 단면도이다. 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 경계(17)는, 개선부(16)의 홈 폭 방향을 향하고, 중심 위치 C(도 3에 나타내는 1점 쇄선)보다 고경도 부재(14)의 측으로 소정 거리 X만큼 치우치도록 위치하고 있다.As shown in FIG. 2, the first cutout 141 of the high hardness member 14 and the second cutout 151 of the low hardness member 15 are combined to form an improvement portion 16. 3 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the improvement unit 16. As shown in FIG. 3A, the boundary 17 between the high hardness member 14 and the low hardness member 15 faces the groove width direction of the improved portion 16, and the center position C (in FIG. 3). It is positioned so as to be biased toward the side of the high hardness member 14 by a predetermined distance X than the dashed-dotted line shown).

용접부(12)는, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 접속하는 것이다. 이 용접부(12)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 절결부(141)와 제2 절결부(151)가 합쳐져서 형성되는 개선부(16)에 있어서, 용접 토치 T를 사용하여 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 용접함으로써 형성된다.The weld part 12 connects the high hardness member 14 and the low hardness member 15. As shown in FIG. 2, the welded part 12 is an improved part 16 formed by joining the first notch 141 and the second notch 151 to form a hard member using a welding torch T. FIG. It is formed by welding the 14 and the low hardness member 15.

공동부(13)는, 용접 작업 시에 이파(19)의 산화를 방지하는 불활성 가스를 충전하기 위한 공간이다. 이 공동부(13)는, 도 2에 파선으로 나타내는 바와 같이, 고경도 부재(14)에 형성된 제1 오목부(131)와, 저경도 부재(15)에 형성된 제2 오목부(132)가 합쳐짐으로써 형성되어 있다.The cavity part 13 is a space for filling inert gas which prevents oxidation of the wave 19 during a welding operation. As shown by the broken line in FIG. 2, this cavity 13 has the 1st recessed part 131 formed in the high hardness member 14, and the 2nd recessed part 132 formed in the low hardness member 15, It is formed by joining.

다음에, 제1 실시 형태에 관한 터빈 로터(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선 작업자는, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 접촉시킨다. 즉 작업자는, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제1 절결부(141)와 제2 절결부(151)를 마주 대하도록 하여, 고경도 부재(14)의 일단부와 저경도 부재(15)의 일단부를 접촉시킨다. 이에 의해, 제1 절결부(141)와 제2 절결부(151)에 의해 개선부(16)가 형성된다. 또한, 전술한 바와 같이 제2 절결부(151)의 축 방향으로의 길이 L1이, 제1 절결부(141)의 축 방향으로의 길이 L2보다도, 길게 형성되어 있다. 따라서, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 경계(17)는, 개선부(16)의 홈 폭 방향으로의 중심 위치 C보다 고경도 부재(14)의 측으로 치우도록 존재한다.Next, the manufacturing method of the turbine rotor 10 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. First, the worker makes the high hardness member 14 and the low hardness member 15 contact. That is, as shown in FIG. 3A, the worker faces the first notch 141 and the second notch 151 to face one end of the high hardness member 14 and the low hardness member ( One end of 15) is contacted. Thereby, the improvement part 16 is formed by the 1st notch 141 and the 2nd notch 151. FIG. As described above, the length L1 in the axial direction of the second notch 151 is formed longer than the length L2 in the axial direction of the first notch 141. Therefore, the boundary 17 of the high hardness member 14 and the low hardness member 15 exists so that it may move to the side of the high hardness member 14 rather than the center position C in the groove width direction of the improvement part 16. As shown in FIG.

다음에 작업자는, 개선부(16)의 저부에 가스 도입용 구멍(18)을 형성한다. 즉 작업자는, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 개선부(16)의 홈 폭 방향을 향해서 중심 위치 C에 드릴 D를 세트하고, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 개선부(16)의 저부를 관통시킨다. 이때, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 경계(17)는, 개선부(16)의 중심 위치 C보다 고경도 부재(14)의 측으로 치우치도록 존재한다. 따라서, 드릴 D는 경계(17)로부터 벗어난 위치를 통과하여, 저경도 부재(15)를 관통하여 가스 도입용 구멍(18)이 형성된다.Next, the worker forms the gas introduction hole 18 in the bottom of the improvement part 16. That is, the operator sets the drill D to the center position C toward the groove width direction of the improvement part 16, as shown to Fig.3 (a), and the improvement part 16 as shown to Fig.3 (b). Penetrate the bottom of). At this time, the boundary 17 of the high hardness member 14 and the low hardness member 15 exists so that it may shift to the side of the high hardness member 14 rather than the center position C of the improvement part 16. As shown in FIG. Therefore, the drill D passes through the position deviating from the boundary 17 and penetrates the low hardness member 15 to form the gas introduction hole 18.

이와 같이, 드릴 D가 경계(17)로부터 벗어난 위치를 통과함으로써, 가스 도입용 구멍(18)이, 본래의 천공 위치로부터 어긋난 위치에 형성되는 문제를, 미연에 방지할 수 있다. 여기서 도 6은, 경계(17)가 개선부(16)의 중심 위치 C에 위치하는 경우에 발생하는 문제를 설명하기 위한 도면이다. 2개의 부재(14), (15)의 경계(17)가 개선부(16)의 중심 위치 C에 위치하는 경우, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 경계(17)에 드릴 D로 구멍을 뚫으려고 하면, 드릴 D가 경계(17)에서 미끄러져서 흘러내린다. 이에 의해, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 본래의 천공 위치로부터 어긋난 위치에 형성되는 경우가 있다. 이 경우, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 2개의 부재(14), (15)의 용접 작업을 행해도, 가스 도입용 구멍(18)의 일부가 막아지지 않은 채 잔존한다. 이렇게 가스 도입용 구멍(18)의 일부가 잔존하면, 공동부(13)의 내부의 불활성 가스가 가스 도입용 구멍(18)으로부터 외부로 누출됨으로써, 용접 시에 이파(19)가 산화하는 문제 및 용접부의 강도가 부족하다고 하는 문제가 발생한다. 특히, 개선부(16)의 홈 폭이 좁을 경우, 가스 도입용 구멍(18)의 천공 위치와 2개의 부재(14), (15)의 경계(17)가, 개선부(16)의 홈 폭 방향 중심 위치에서 일치하기 쉽기 때문에, 이 문제가 발생하기 쉽다.Thus, by passing the drill D out of the boundary 17, the problem that the gas introduction hole 18 is formed in the position which shifted from the original drilling position can be prevented beforehand. 6 is a diagram for explaining a problem that occurs when the boundary 17 is located at the center position C of the improvement unit 16. When the boundary 17 of two members 14 and 15 is located at the center position C of the improvement part 16, as shown to Fig.6 (a), it makes a hole with the drill D in the boundary 17. When attempting to drill a hole, the drill D slides off the boundary 17 and flows down. Thereby, it may be formed in the position shifted from the original punching position, as shown to FIG. 6 (b). In this case, as shown in FIG.6 (c), even if the welding operation of the two members 14 and 15 is performed, a part of the gas introduction hole 18 will remain unblocked. If a part of the gas introduction holes 18 remain in this manner, the inert gas inside the cavity 13 leaks out from the gas introduction holes 18, thereby oxidizing the wave 19 during welding. The problem that the strength of a weld part is lacking arises. In particular, when the groove width of the improvement part 16 is narrow, the perforation position of the gas introduction hole 18 and the boundary 17 of the two members 14 and 15 are the groove width of the improvement part 16. This problem is likely to occur because it is easy to match at the direction center position.

또한, 이와 같은 문제는, 용접에 의해 접합되는 2개의 부재(14), (15)의 경도가 다른 경우에 특히 현저해진다. 이것은, 가스 도입용 구멍(18)을 열기 위해 개선부(16)에 삽입한 드릴 D의 선단이, 2개의 부재(14), (15)의 경계(17)에 도달하면, 고경도 부재(14)로 튕겨짐으로써 저경도 부재(15)의 측으로 흐르기 때문이다.Moreover, such a problem becomes especially remarkable when the hardness of the two members 14 and 15 joined by welding differs. This is because, when the tip of the drill D inserted into the improved portion 16 to open the gas introduction hole 18 reaches the boundary 17 between the two members 14 and 15, the high hardness member 14 It is because it flows to the side of the low-hardness member 15 by being bounced by ().

다음에 작업자는, 공동부(13)에 불활성 가스를 도입한다. 즉 작업자는, 가스 도입용 구멍(18)에 삽입 관통시킨 튜브(도시 생략) 등을 통하여, 로터 본체(11)의 내부에 형성된 공동부(13)에 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 충전한다.Next, the operator introduces an inert gas into the cavity 13. That is, the worker fills the cavity 13 formed inside the rotor main body 11 with an inert gas such as argon gas through a tube (not shown) inserted through the gas introduction hole 18.

다음에 작업자는, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 용접한다. 즉 작업자는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 개선부(16)에 용접 토치 T의 선단을 횡방향으로부터 차입하여, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 경계(17)에, 예를 들어 TIG 용접을 시공한다. 이에 의해, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 경계(17)의 주변이 녹아서 용접부(12)가 형성되고, 이 용접부(12)에 의해 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)가 서로 접합된다. 또 이때, 경계(17)에 근접하는 가스 도입용 구멍(18)의 주변이 녹음으로써, 가스 도입용 구멍(18)이 밀봉된다. 그리고, 용접부(12) 중 로터 본체(11)의 외부에 형성되는 부분은, 용접 토치 T로부터 분사되는 불활성 가스(도시 생략)에 의해, 용접부(12) 중 로터 본체(11)의 외부에 형성되는 부분의 산화가 방지된다. 한편, 용접부(12) 중 로터 본체(11)의 내부에 형성되는 이파(19)는, 공동부(13)에 충전된 불활성 가스에 의해, 용접부(12) 중 로터 본체(11)의 내부에 이파(19)가 형성되는 부분의 산화가 방지된다. 또한, 도 3의 (c)에서는 설명의 편의상, 개선부(16)의 저부만에 대해서 용접부(12)를 도시했지만, 용접 작업의 종료 시에는 용접부(12)는 도면에 2점 차선으로 나타낸 바와 같이 개선부(16)의 전체를 메우는 위치까지 형성된다. 이상에 의해, 터빈 로터(10)가 완성된다.Next, the worker welds the high hardness member 14 and the low hardness member 15. That is, as shown in FIG. 2, an operator inserts the front end of the welding torch T to the improvement part 16 from the horizontal direction, and it is an example to the boundary 17 of the high hardness member 14 and the low hardness member 15, for example. For example, install TIG welding. Thereby, as shown in FIG.3 (c), the periphery of the boundary 17 melt | dissolves and the welding part 12 is formed, The high hardness member 14 and the low hardness member 15 are formed by this welding part 12. FIG. Are bonded to each other. At this time, the periphery of the gas introduction hole 18 near the boundary 17 is greened, so that the gas introduction hole 18 is sealed. And the part formed in the outer part of the rotor main body 11 of the welding part 12 is formed in the outer part of the rotor main body 11 of the welding part 12 by the inert gas (not shown) sprayed from the welding torch T. Oxidation of the part is prevented. On the other hand, the wave 19 formed in the rotor main body 11 of the welding part 12 is a wave inside the rotor main body 11 of the welding part 12 by the inert gas filled in the cavity part 13. Oxidation of the portion where 19 is formed is prevented. In addition, although the welding part 12 was shown only in the bottom part of the improvement part 16 in FIG.3 (c) for convenience of description, at the end of a welding operation, the welding part 12 is shown by the 2-point lane in the figure. Likewise, it is formed to a position to fill the entirety of the improvement part 16. The turbine rotor 10 is completed by the above.

(제2 실시 형태) (Second Embodiment)

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 터빈 로터(20)의 구성에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 터빈 로터(20)는, 제1 실시 형태의 터빈 로터(10)와 비교하면, 로터 본체(21)의 구성만이 상이하다. 그 이외의 구성 및 제조 방법은 제1 실시 형태와 같기 때문에, 제1 실시 형태와 동일한 부호를 사용하고, 여기에서는 설명을 생략한다.Next, the structure of the turbine rotor 20 which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. The turbine rotor 20 of this embodiment differs only in the structure of the rotor main body 21 compared with the turbine rotor 10 of 1st Embodiment. Since the other structure and manufacturing method are the same as that of 1st Embodiment, the code | symbol same as 1st Embodiment is used, and description is abbreviate | omitted here.

도 4는, 제2 실시 형태의 터빈 로터(20)에 있어서의 개선부(16)의 주변을 나타내는 개략 단면도이다. 본 실시 형태의 로터 본체(21)는, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 갖는 점에서 제1 실시 형태의 로터 본체(21)와 같지만, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 접합면의 형상이 상이하다. 즉, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고경도 부재(14)의 일단부에, 계단 형상의 단차부(22)가 형성되어 있다. 또한, 저경도 부재(15)의 일단부에도 계단 형상의 단차부(23)가 형성되어 있다. 그리고, 고경도 부재(14)의 단차부(22)와 저경도 부재(15)의 단차부(23)가 서로 끼워 맞추어져 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 용접할 때에, 경계(17)의 위치에서 양 부재(14), (15)가 서로 직경 방향으로 변위하는 일 없이 서로의 축선끼리를 일치시킨 상태에서 고정된다. 이로 인해, 가스 도입용 구멍(18)의 주변을 확실하게 녹여서 가스 도입용 구멍(18)을 확실하게 밀봉할 수 있다. 또한 마찬가지로, 개선부(16)의 저부에 드릴 D로 가스 도입용 구멍(18)을 뚫었을 때에도, 양 부재(14), (15)가 서로의 축선끼리를 일치시킨 상태에서 고정된다. 이로 인해, 가스 도입용 구멍(18)을 개선부(16)의 중심 위치 C에 정확하게 형성할 수 있다.4 is a schematic cross-sectional view showing the periphery of the improvement unit 16 in the turbine rotor 20 of the second embodiment. Although the rotor main body 21 of this embodiment is the same as the rotor main body 21 of 1st Embodiment in the point which has the high hardness member 14 and the low hardness member 15, the high hardness member 14 and the low hardness The shape of the joining surface of the member 15 is different. That is, as shown to Fig.4 (a), the stepped part 22 of step shape is formed in the one end part of the high hardness member 14. As shown to FIG. In addition, a stepped step portion 23 in a step shape is formed at one end of the low hardness member 15. The stepped portion 22 of the high hardness member 14 and the stepped portion 23 of the low hardness member 15 are fitted to each other. According to such a structure, when welding the high hardness member 14 and the low hardness member 15 as shown to FIG.3 (c), both members 14 and 15 in the position of the boundary 17 are shown. Is fixed in a state where the axes of each other are aligned without displacing each other in the radial direction. For this reason, the periphery of the gas introduction hole 18 can be melt | dissolved reliably, and the gas introduction hole 18 can be reliably sealed. In addition, similarly, even when the gas introduction hole 18 is drilled in the bottom part of the improvement part 16 by the drill D, both the members 14 and 15 are fixed in the state which mutually mutually aligned axes. For this reason, the gas introduction hole 18 can be formed in the center position C of the improvement part 16 correctly.

도 4의 (b)는, 제2 실시 형태의 변형예를 나타내는 도면이다. 이 변형예에서는, 고경도 부재(14)의 일단부에 볼록부(24)를 형성하는 한편, 저경도 부재(15)의 일단부에, 고경도 부재(14)의 볼록부(24)에 끼워 맞추는 형상의 오목부(25)를 형성하고 있다. 또한, 그 작용 효과에 대해서는 도 4의 (a)에 나타내는 단차부(22), (23)에 의한 끼워 맞춤과 같다.FIG. 4B is a diagram illustrating a modification of the second embodiment. In this modification, the convex portion 24 is formed at one end of the high hardness member 14, while the convex portion 24 of the high hardness member 14 is fitted to one end of the low hardness member 15. The recessed part 25 of the shape to match is formed. In addition, about the effect, it is the same as the fitting by the step part 22, 23 shown to Fig.4 (a).

도 4의 (c)는, 제2 실시 형태의 다른 변형예를 나타내는 도면이다. 이 변형예에서는, 고경도 부재(14)의 일단부에 오목부(26)를 형성하는 한편, 저경도 부재(15)의 일단부에, 고경도 부재(14)의 오목부(26)에 끼워 맞추는 형상의 볼록부(27)를 형성하고 있다. 또한, 그 작용 효과에 대해서는 도 4의 (a)에 나타내는 단차부(22), (23)에 의한 끼워 맞춤과 같다.FIG. 4C is a diagram illustrating another modified example of the second embodiment. In this modification, the concave portion 26 is formed at one end of the high hardness member 14, and the concave portion 26 of the high hardness member 14 is fitted to one end of the low hardness member 15. The convex part 27 of the shape to match is formed. In addition, about the effect, it is the same as the fitting by the step part 22, 23 shown to Fig.4 (a).

(제3 실시 형태) (Third Embodiment)

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 터빈 로터(30)의 구성에 대해서 설명한다. 본 실시 형태의 터빈 로터(30)는, 제1 실시 형태의 터빈 로터(10)와 비교하면, 로터 본체(31)의 구성 및 그 제조 방법이 상이하다. 그 이외의 점에 대해서는 제1 실시 형태와 같기 때문에, 제1 실시 형태와 동일한 부호를 사용하고, 여기에서는 설명을 생략한다.Next, the structure of the turbine rotor 30 which concerns on 3rd Embodiment of this invention is demonstrated. The turbine rotor 30 of this embodiment differs in the structure of the rotor main body 31, and its manufacturing method compared with the turbine rotor 10 of 1st embodiment. Since it is the same as that of 1st Embodiment about another point, the same code | symbol as 1st Embodiment is used, and description is abbreviate | omitted here.

도 5는, 제3 실시 형태의 터빈 로터(30)에 있어서의 개선부(16)의 주변을 나타내는 개략 단면도이다. 본 실시 형태의 로터 본체(31)는, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 갖는 점에서 제1 실시 형태의 로터 본체(31)와 같다. 그러나, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 열전도도가 다른 점에서 제1 실시 형태와 상이하다. 보다 상세하게는, 고경도 부재(14)의 열전도도가 상대적으로 높고, 저경도 부재(15)의 열전도도가 상대적으로 낮아져 있다.FIG. 5: is schematic sectional drawing which shows the periphery of the improvement part 16 in the turbine rotor 30 of 3rd Embodiment. The rotor main body 31 of this embodiment is the same as the rotor main body 31 of 1st Embodiment by the point which has the high hardness member 14 and the low hardness member 15. As shown in FIG. However, the thermal conductivity of the high hardness member 14 and the low hardness member 15 is different from that of the first embodiment. In more detail, the thermal conductivity of the high hardness member 14 is relatively high, and the thermal conductivity of the low hardness member 15 is relatively low.

이와 같이 구성되는 터빈 로터(30)의 제조에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 작업자는 열전도도가 낮은 저경도 부재(15)가 하측에 위치하고, 열전도도가 높은 고경도 부재(14)가 상측에 위치하도록 하여, 양 부재(14), (15)의 선단끼리를 접촉시킨다. 그리고 작업자는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 개선부(16)의 저부에의 가스 도입용 구멍(18)의 형성, 공동부(13)로의 불활성 가스의 충전 및 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 용접의 순서대로 작업을 행함으로써, 터빈 로터(30)를 제조한다.In manufacture of the turbine rotor 30 comprised in this way, as shown in FIG. 5, the worker has the low hardness member 15 with low thermal conductivity located in the lower side, and the high hardness member 14 with high thermal conductivity in the upper side. The tip ends of both the members 14 and 15 are brought into contact with each other. And the operator, like the first embodiment, forms the gas introduction holes 18 at the bottom of the improved portion 16, fills the inert gas into the cavity 13, and the high hardness member 14 and the low hardness. The turbine rotor 30 is manufactured by working in the order of welding of the member 15. FIG.

이와 같은 제조 방법에 따르면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 횡방향으로부터의 용접 작업 시에 발생한 열기가 상승함으로써, 상측에 배치된 고경도 부재(14)는, 하측에 배치된 저경도 부재(15)와 비교하여, 보다 강하게 가열된다. 그러나, 고경도 부재(14)는 저경도 부재(15)와 비교하여 열전도도가 높고, 도 5에 화살표 Y1과 화살표 Y2로 나타낸 바와 같이, 보다 많은 열을 발산하기 때문에, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15) 사이에서 큰 온도차가 발생하는 일이 없다. 이에 의해, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)의 용접 작업을 행할 때에, 고경도 부재(14)와 저경도 부재(15)를 균일하게 녹일 수 있으므로, 가스 도입용 구멍(18)을 확실하게 밀봉할 수 있다.According to such a manufacturing method, as shown in FIG. 5, since the heat which generate | occur | produced at the time of the welding operation from the horizontal direction rises, the high hardness member 14 arrange | positioned at the upper side is the low hardness member 15 arrange | positioned at the lower side. In comparison with, it is heated more strongly. However, since the high hardness member 14 has a higher thermal conductivity as compared with the low hardness member 15 and emits more heat, as indicated by arrows Y1 and Y2 in FIG. 5, the high hardness member 14. And a large temperature difference do not occur between the low hardness member 15. Thereby, since the high hardness member 14 and the low hardness member 15 can be melt | dissolved uniformly at the time of carrying out the welding operation of the high hardness member 14 and the low hardness member 15, the gas introduction hole 18 is carried out. Can be reliably sealed.

또한, 본 실시 형태에서는, 고경도 부재(14)의 열전도도를 상대적으로 높게 하고, 저경도 부재(15)의 열전도도를 상대적으로 낮게 했지만, 이와는 반대로, 고경도 부재(14)의 열전도도를 상대적으로 낮게 하고, 저경도 부재(15)의 열전도도를 상대적으로 높게 해도 된다. 이 경우, 터빈 로터(30)의 제조에 있어서는, 열전도도가 낮은 고경도 부재(14)를 하측에, 열전도도가 높은 저경도 부재(15)를 상측에 각각 배치함으로써, 전술과 동일한 효과가 얻어진다.In addition, in this embodiment, although the thermal conductivity of the high hardness member 14 was made relatively high and the thermal conductivity of the low hardness member 15 was relatively low, on the contrary, the thermal conductivity of the high hardness member 14 was made into It may be made relatively low, and the thermal conductivity of the low hardness member 15 may be made relatively high. In this case, in manufacture of the turbine rotor 30, the same effect as the above is obtained by arrange | positioning the high hardness member 14 with low thermal conductivity on the lower side, and the low hardness member 15 with high thermal conductivity on the upper side, respectively. Lose.

또한, 이상 설명한 각 실시 형태에서는, 드릴 D가 특히 흐르기 쉬운 구성으로서, 로터 본체(11), (21), (31)를 구성하는 상이한 2개의 부재가 경도가 다른 부재인 경우를 예로 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 상이한 2개의 부재가 경도가 동일한 부재이어도 된다.In addition, in each embodiment described above, the case where drill D flows especially is easy and the case where two different members which comprise the rotor main bodies 11, 21, and 31 are members with different hardness was demonstrated as an example, Not limited to this, two different members may be the same hardness.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서 나타낸 각 구성 부재의 제 형상이나 조합, 혹은 동작 수순 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 기초하여 다양한 변경이 가능하다.In addition, the shape, the combination, the operation procedure, etc. of each structural member shown in embodiment mentioned above are an example, and various changes are possible based on a design request etc. in the range which does not deviate from the well-known of this invention.

1 : 증기 터빈
2 : 케이싱
3 : 조정 밸브
4 : 정익
5 : 동익
6 : 베어링부
10 : 터빈 로터
11 : 로터 본체
12 : 용접부
13 : 공동부
14 : 고경도 부재
15 : 저경도 부재
16 : 개선부
17 : 경계
18 : 가스 도입용 구멍
19 : 이파
20 : 터빈 로터
21 : 로터 본체
22 : 단차부
23 : 단차부
24 : 볼록부
25 : 오목부
26 : 오목부
27 : 볼록부
30 : 터빈 로터
31 : 로터 본체
131 : 제1 오목부
132 : 제2 오목부
141 : 제1 절결부
151 : 제2 절결부
C : 중심 위치
D : 드릴
L1 : 길이(제1 절결부)
L2 : 길이(제2 절결부)
S : 증기
T : 용접 토치
X : 소정 거리
Y1 : 화살표
Y2 : 화살표
1: steam turbine
2: Casing
3: regulating valve
4: stator
5: rotor
6: bearing part
10: turbine rotor
11:
12: welding part
13: joint department
14: high hardness member
15: low hardness member
16: improvement unit
17: boundary
18: hole for gas introduction
19: wave
20: turbine rotor
21: rotor body
22: stepped portion
23: step
24: convex
25: recess
26: recess
27: convex
30: turbine rotor
31: rotor body
131: first recessed portion
132: second recessed portion
141: first cutout
151: second cutout
C: center position
D: Drill
L1: Length (first cutout)
L2: Length (second cutout)
S: steam
T: welding torch
X: predetermined distance
Y1: arrow
Y2: arrow

Claims (5)

제1 부재와,
상기 제1 부재에 접합된 제2 부재를 구비하고, 상기 제1, 제2 부재가 축 방향으로 연장하는 터빈 로터이며,
상기 제1, 제2 부재의 경계에, 용접용의 개선부가 형성되고, 상기 개선부의 저부를 관통하여, 상기 터빈 로터의 내부에 가스를 도입하기 위한 가스 도입용 구멍이, 용접에 의해 밀봉되어 있는, 터빈 로터.
A first member,
It is a turbine rotor provided with the 2nd member joined to the said 1st member, and the said 1st, 2nd member extends to an axial direction,
The improvement part for welding is formed in the boundary of a said 1st, 2nd member, The gas introduction hole for introducing gas into the inside of the said turbine rotor penetrates the bottom part of the said improvement part, and is sealed by welding. , Turbine rotor.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재의 재질은 상기 제2 부재와 상이하고,
상기 개선부에 있어서의 상기 제1, 제2 부재의 경계가, 양 부재의 어느 한쪽에 치우쳐서 존재하는, 터빈 로터.
The method of claim 1, wherein the material of the first member is different from the second member,
The turbine rotor in which the boundary of the said 1st, 2nd member in the said improvement part exists in the biased position in either member.
제2항에 있어서, 상기 제1 부재의 재질은 상기 제2 부재와 상이하고,
상기 경계가 상기 제1, 제2 부재 중 경도가 높은 한쪽의 부재에 치우쳐서 존재하는, 터빈 로터.
The method of claim 2, wherein the material of the first member is different from the second member,
The turbine rotor in which the said boundary exists in the 1st and 2nd member among the members with high hardness, and exists.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 부재의 접합면 각각이, 서로 끼워 맞추는 형상으로 형성되는, 터빈 로터.The turbine rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein each of the joining surfaces of the two members is formed in a shape to be fitted to each other. 제1 부재와, 상기 제1 부재와는 열전도도가 다른 제2 부재를 용접하여 터빈 로터를 제조하는 방법이며,
상기 제1, 제2 부재를, 양 부재가 터빈 로터의 축 방향으로 연장하고, 또한 상기 제1, 제2 부재 중 열전도도가 높은 한쪽의 부재를 다른 쪽의 부재보다도 위가 되도록 배치하는 공정과,
상기 제1, 제2 부재의 경계에 형성된 용접용의 개선부의 저부에, 상기 터빈 로터의 내부에 가스를 도입하기 위한 가스 도입용 구멍을, 상기 저부를 관통하도록 형성하는 공정과,
상기 개선부에 있어서 상기 제1 부재에 상기 제2 부재를 용접하는 공정을 구비하는, 터빈 로터의 제조 방법.
A method of manufacturing a turbine rotor by welding a first member and a second member having a different thermal conductivity from the first member,
Arranging the first and second members so that both members extend in the axial direction of the turbine rotor and one of the first and second members is higher than the other member; ,
Forming a gas introduction hole for introducing gas into the turbine rotor at the bottom of the improvement portion for welding formed at the boundary between the first and second members so as to penetrate the bottom;
And a step of welding the second member to the first member in the improved part.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5979859B2 (en) 2011-12-08 2016-08-31 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Back shield welding method
CN106001923B (en) * 2016-06-15 2018-06-29 湖南天雁机械有限责任公司 A kind of turbine rotor laser composite processing method of turbocharger
KR101872808B1 (en) 2017-04-28 2018-06-29 두산중공업 주식회사 Gas Turbine Rotor Having Control Structure Of Axial Clearance, And Gas Turbine Having The Same

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2819517A (en) * 1953-07-30 1958-01-14 Stone & Webster Eng Corp Method of welding pipe ends together
FR1590720A (en) * 1968-10-10 1970-04-20
CH563833A5 (en) * 1974-10-28 1975-07-15 Bbc Brown Boveri & Cie
JPS6049866A (en) * 1983-08-30 1985-03-19 Kubota Ltd Gas shielded welding method of pipe
US4962586A (en) * 1989-11-29 1990-10-16 Westinghouse Electric Corp. Method of making a high temperature - low temperature rotor for turbines
JPH08206830A (en) 1995-02-07 1996-08-13 Hitachi Zosen Corp Penetration welding method
JP2837110B2 (en) * 1995-04-18 1998-12-14 三菱重工業株式会社 Steam turbine rotor for quick start
JP3249360B2 (en) * 1995-10-20 2002-01-21 三菱重工業株式会社 Inspection method of weld joint of welding rotor
JP3999402B2 (en) * 1998-06-09 2007-10-31 三菱重工業株式会社 Dissimilar welding rotor for steam turbine
JP3996825B2 (en) * 2002-09-17 2007-10-24 株式会社日立製作所 Pipe welding method
JP2005344527A (en) * 2004-05-31 2005-12-15 Toshiba Corp Steam turbine rotor and method for manufacturing the same
JP5049578B2 (en) * 2006-12-15 2012-10-17 株式会社東芝 Steam turbine
JP2010031812A (en) * 2008-07-31 2010-02-12 Hitachi Ltd Turbine rotor
JP4288304B1 (en) * 2008-10-08 2009-07-01 三菱重工業株式会社 Turbine rotor and method of manufacturing turbine rotor
CH700542A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-15 Alstom Technology Ltd Method for connecting two particular rotation balanced, metal, by means of a wolframinert-gas (tig) -schweissverfahrens and device for implementing the process.
US20110198318A1 (en) * 2010-02-12 2011-08-18 General Electric Company Horizontal welding method and joint structure therefor
EP2460612B1 (en) * 2010-12-03 2015-09-09 Alstom Technology Ltd Method of manufacturing a rotor by vertical welding, with at least one slot at the upper part being welded the last
JP5979859B2 (en) * 2011-12-08 2016-08-31 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Back shield welding method

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